IEF与二维蛋白电泳:7 cm IPG胶条的受限教学路线

从已去盐、已定量且无颗粒的木豆叶教学蛋白提取物50 μg开始,使用7 cm、pH4–7的IPG胶条及兼容PROTEAN i12聚焦装置,二向为12%迷你SDS-PAGE。

01本篇适用条件

从已去盐、已定量且无颗粒的木豆叶教学蛋白提取物50 μg开始,使用7 cm、pH4–7的IPG胶条及兼容PROTEAN i12聚焦装置,二向为12%迷你SDS-PAGE。样本制备由指导者提供,不包含人源样本或有机溶剂植物抽提。需受过高压IEF和丙烯酰胺操作培训。

02实验原理

第一向按等电点聚焦,第二向在SDS中按表观分子量分离。高盐、过载、还原/烷基化不足与胶条接触气泡会造成拖尾。图像差异必须在同条件独立重复中验证,单张胶不能支撑差异蛋白结论。

03安全与适用范围

IEF为千伏高压,盖锁及接地必须有效,通电时不打开盘。尿素不加热,DTT与碘乙酰胺戴手套并在规定区域配制,碘乙酰胺避光;使用已灌12%胶避免本篇再次处理单体。

04材料与仪器

50 μg去盐木豆叶蛋白、7 cm pH4–7 IPG胶条、兼容水化/聚焦盘及矿物油、i12装置、电极纸、12%单一宽槽二向胶、尿素、CHAPS、IPG缓冲液、DTT、碘乙酰胺、Tris-HCl、SDS、甘油、低熔点琼脂糖、1×运行液与考马斯染色体系。

小型垂直电泳槽组件与组装后的电泳槽

将灌胶或预制胶组件与完整槽体对应;图为特定型号外观,不用于推断其他设备的接线和装配方向。

《免疫学实验技术手册》第十一版,2026.8,物理PDF第14页用户提供文档,技术图局部摘录点击图片查看原图 ↗

05配液与用量

试剂配量核算/用途
水化液10 mL尿素4.805 g、CHAPS0.20 g、100%对应pH范围IPG添加液50 μL、1 M DTT0.50 mL、0.1%溴酚蓝20 μL,水补至10 mL8 M尿素/2%CHAPS/0.5%IPG添加液/50 mM DTT/0.0002%染料
上样50 μg蛋白,以相同水化液补足至125 μL若原液2 mg/mL,取25 μL+100 μL水化液;原样需已在同基质
平衡基液10 mL尿素3.604 g、1.5 M Tris-HCl pH8.8 2.5 mL、SDS0.20 g、甘油2.0 mL;水补至10 mL6 M尿素/375 mM Tris/2% SDS/20%甘油
平衡I,1.5 mL基液中溶DTT30.08 mg并补足1.5 mL130 mM DTT,分子量154.25
平衡II,1.5 mL基液中溶碘乙酰胺37.46 mg并补足1.5 mL135 mM,分子量184.96,避光
封胶液10 mL低熔点琼脂糖50 mg,用1×运行液至10 mL0.5% w/v;少量溴酚蓝示踪

06时间安排

阶段条件时间/程序
被动水化20°C、125 μL/7 cm16小时
IEF 1线性升至250 V20分钟
IEF 2线性升至4000 V2小时
IEF 34000 V保持本阶段10000 V·h,约2.5小时
平衡I/II室温轻摇各15分钟
二向80 V进入胶后120 V前沿距底约5 mm停止,约1–2小时

07开始前的准备

先确认装置7 cm程序的单位:V、时间和V·h不可混淆。2024技术方法表1的Current列写50但未印单位,执行者必须在本机有效技术文件/界面确认其为每胶条电流上限50 μA并记录;若不能确认,不能启动该设置。温度20°C,绝非旧文水化−20°C。二向电流及温升由本机监测,不能用17 cm电流照搬到7 cm。

08逐步操作

  1. 记录蛋白来源、浓度与去盐方法,计算50 μg体积,准备125 μL无颗粒样本液,另保留输入小份。
  2. 将胶条密封袋室温平衡10分钟,确认7 cm、pH4–7、方向和有效期。
  3. 沿水化槽分布125 μL样本,去掉胶条保护膜,胶面朝下覆盖,轻提一端排尽气泡。
  4. 按盘的有效技术文件覆盖足量矿物油防蒸发,本例约1 mL能完全覆盖7 cm胶条;20°C被动水化16小时。
  5. 准备电极纸,以水少量润湿至均匀湿润但不滴流;将水化胶条装入聚焦盘并对准正负极。
  6. 确认胶条两端接触电极,补矿物油完全覆盖,盖好盘并锁盖。
  7. 设置20°C、经技术文件确认的每条50 μA上限及表列程序:250 V20分钟、4000 V线性2小时、4000 V累计该阶段10000 V·h。
  8. 启动后监测早期电流、实际电压与告警;若持续限流、无法升压或出现电弧,按仪器流程停机排查。
  9. 聚焦结束保存实际电压/伏时日志,断电后取胶条,让油沥去,不用滤纸压擦胶面。
  10. 胶条放1.5 mL新鲜平衡I液,室温轻摇15分钟;同时配避光平衡II。
  11. 取出胶条沥掉余液,转1.5 mL平衡II,避光15分钟;顺序先DTT再碘乙酰胺。
  12. 用1×运行液快速漂洗,胶条贴合12%胶顶部宽槽,推支撑膜使胶面完全接触,不压伤胶面。
  13. 加温热未烫手的0.5%封胶琼脂糖,排净胶条下气泡,静置约5分钟凝固,旁侧放适用分子量标准。
  14. 装槽检漏,80 V待蛋白进入分离胶后改120 V;前沿距底约5 mm断电,记录温升与总时间。
  15. 取胶切角标方向,按已验证考马斯方案染色、拍全胶原图,记录pH方向、标准及拖尾;需要鉴定时进入独立切胶教程。

09结果判断与质控

合格结果为可分辨的蛋白点,pH方向与分子量方向明确,无大面积水平拖尾或纵向条纹。低pH4–7范围不包含全部蛋白,缺点不能简单解释为不表达。各样本必须同量、同批胶条及程序并有独立样本重复才能比较。

同一大肠杆菌蛋白样本四种银染方式的完整A–D图

Figure 2完整保留A快速硝酸银、B长程序硝酸银、C无醛银氨、D甲醛固定银氨全部四panel。原例9 μg大肠杆菌总蛋白,pH4–8第一向/10%第二向;不能用不同处理后斑点深浅直接作相对定量,也不表示四体系都兼容质谱。

Chevallet、Luche、Rabilloud,Silver staining of proteins in polyacrylamide gels,Nature Protocols,2006,PMC1971133原论文完整图教学引用;作者署名保留查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
木豆总蛋白二维电泳八种条件的完整A–H图

原Figure 2完整保留A–H、pH方向、分子量标尺和放大区。A/B为250 μg,C/D为100 μg,E/F为50 μg,均pH3–10;G/H为50 μg、pH4–7,第二向均12%。两列比较C. cajan与C. scarabaeoides。本文从已备好的50 μg蛋白进入7 cm pH4–7 IPG,不把所有比较条件同时当作推荐流程。

Arunima S、Das、Kalita等,Improved methods for total and chloroplast protein extraction from Cajanus species for two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry,PLOS ONE,2024原论文完整图教学引用;作者署名保留查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
两种木豆叶绿体蛋白不同上样量的完整A–D二维图谱

原Figure 6完整保留四个图谱、A–D标识、pH方向及分子量标尺。A/B为两物种各250 μg叶绿体蛋白,C/D各50 μg,第一向均pH3–10、第二向12%,短程序银染。图中样本与本文总蛋白/pH4–7不同,不把这些斑点作为任意新样本的鉴定结果或质谱编号。

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10实验记录模板

样本/μg/125μL组成胶条pH/长度/批次水化温度/起止电流单位核验各阶段实际V/V·h平衡I/II时间二向温度/前沿原胶图/拖尾
待填待填待填待填待填待填待填待填

11常见问题与排错

长期限流:优先查盐与核酸污染,不直接加高电压。水平拖尾:查水化溶解、过载与聚焦不足。纵向条纹:查平衡、胶条接触、气泡及油残留。旧图的“过聚焦/欠聚焦”只能是线索,须结合实际电压日志。

旧汇编SDS-PAGE凝胶聚合不均的完整双panel

保留旧59页47同类诊断图在网络汇编中的完整纵向视野;上、下两panel展示凝胶表面及聚合不均现象。旧59文档缩短了图像视野,本图补足完整胶图;不推荐照抄旧文处理配方。

《分子生物学实验手册 来源网络仅供参考》,用户提供汇编,物理PDF第193页用户提供文档,技术图局部摘录点击图片查看原图 ↗
旧汇编SDS结合不足、过载和银染杂点的四幅完整胶图

完整保留SDS结合不足、过载双panel和银染杂点的原胶图。它们来自二维电泳排错背景,不全部是同一种染色体系;仅用于比较可见异常,不能由外观确定唯一原因。凝胶浓度、负载、SDS和染色条件以本篇核实的流程为准。

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二维电泳等电聚焦的盐、带电杂质、水化液污染与聚焦异常完整四组图

四组原胶图及各自英文原因和处理建议全部保留,与短版46页末和47页首的四组图对应。网络版视野较完整,不重复收录纵向压缩版本。旧图最后一组对pH方向与过度或不足聚焦的说明存在含混,排错须结合真实条带方向和设备程序,不机械套用该句。

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银染浅斑点、载体两性电解质灰区和空心斑点的完整A/B图

Figure 1完整保留A/B及所有箭头。A为HeLa 80 μg蛋白的快速硝酸银染色,B为分泌蛋白150 μg的银氨染色;均为pH4–8第一向/10%第二向。原图展示不同染色体系伪影,本文只采用硝酸银路线,不把银氨条件混入。

Chevallet、Luche、Rabilloud,Silver staining of proteins in polyacrylamide gels,Nature Protocols,2006,PMC1971133原论文完整图教学引用;作者署名保留查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
优化提取前总蛋白与叶绿体蛋白二维胶的完整S2双panel

补充Figure S2完整保留A/B、pH3–10方向及条纹。原例各用100 μg C. scarabaeoides总蛋白或叶绿体蛋白,第二向12%;本文50 μg/pH4–7与其不同。此图用于识别优化前的拖尾与横条纹,不是本文预期结果。

Arunima S、Das、Kalita等,Improved methods for total and chloroplast protein extraction from Cajanus species for two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry,PLOS ONE,2024,补充Figure S2开放论文补充完整图,教学引用查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗

12参考资料

旧来源:网络手册物理187–194、196页;短版41–47、51页。现代核对:PLOS ONE,Improved methods for total and chloroplast protein extraction from Cajanus species for two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry,2024-08-15,19:e0308909,方法Two dimensional SDS-PAGE及表1,查阅2026-11-02。采用7 cm、50 μg/125 μL、20°C16小时、250/4000 V程序、6 M尿素/2%SDS/375 mM Tris/20%甘油与130/135 mM还原烷基化体系。水化配方按旧文有效成分精确定容,二向用迷你胶监测;电流列缺单位的执行核验边界写明。

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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。